Зарядные устройства для одиночных литий-ионных (Li-ion) элементов широко используются, однако многие практические конструкции основаны на высокоинтегрированных микросхемах, скрывающих внутренний принцип их работы. Тип зарядного устройства для Li-ion аккумуляторов, описанный в данной статье, как ни удивительно, не так легко найти при общем обзоре доступных ресурсов в Интернете и на YouTube.
Предложенная схема практична, применима на практике и прочно основана на устоявшейся теории электрических цепей, а также может предложить дополнительный взгляд на сложившуюся практику конструирования, особенно для разработчиков, которые ценят аналитическую прозрачность и рассуждения, основанные на первоосновах. Она работает от источника питания 5 В, обычно используемого в зарядных устройствах для смартфонов 5 В/1 А, обеспечивает постоянный ток 400 мА (constant current, CC), а затем переходит к режиму постоянного напряжения 4.217 В (constant voltage, CV). Схема была собрана с использованием половины счетверенного операционного усилителя LM324 и протестирована.
Схема, показанная на Рисунке 1, работает надежно и хорошо подходит для настольных зарядных устройств, встраиваемых устройств и учебных лабораторий. В этой конструкции особое внимание уделяется простоте, доступности компонентов и безопасному режиму зарядки, при этом она остается удобной для анализа и модификации.
 | |
| Рисунок 1. | Схема линейного зарядного устройства для Li ion аккумуляторов с двумя контурами регулирования. На схеме показаны ключевые узлы, обозначения которых используются и отображаются в моделировании LTSpice. На практике диод 1N4007 в качестве D2 также показал себя хорошо. |
В зарядном устройстве используются два независимых контура регулирования, управляющих проходным p-n-p транзистором. Внутренний контур стабилизирует зарядный ток, а внешний – напряжение аккумулятора. Выходной сигнал контура стабилизации напряжения также служит удобным индикатором состояния зарядки.